“我主要從事的是水環(huán)境中生命微觀系統(tǒng)的復(fù)雜凝聚合作現(xiàn)象與規(guī)律研究。換句話說，就是應(yīng)用先進(jìn)的透射電子顯微鏡器材，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)軟物質(zhì)體系的納米級(jí)高分辨成像，并重構(gòu)研究對(duì)象的高分辨三維結(jié)構(gòu)，從而揭示其潛在的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)與機(jī)理。”
談及自己所熱愛的科研工作，西安交通大學(xué)青年教授張磊這樣告訴《科學(xué)新聞》。上面他提到的透射電子顯微鏡器材，正是學(xué)校首臺(tái)冷凍透射電子顯微鏡。
“自電鏡落成至今已1年有余，借助這樣一臺(tái)‘微觀之眼’，我們得以于細(xì)微之處探尋生命之美。”
探路科學(xué)前沿
張磊是土生土長(zhǎng)的交大人。1999年入校，2008年赴美國(guó)進(jìn)行聯(lián)合博士培養(yǎng)，2010年2月完成博士交流項(xiàng)目回國(guó)。“可以說，是交大塑造了我的學(xué)術(shù)之魂。”回憶起求學(xué)經(jīng)歷，張磊言語中滿是感激和懷念。
博士畢業(yè)后的張磊于2011年年初再度赴美國(guó)從事博士后研究，2015年9月全職回校工作。“這次在美國(guó)總共呆了4年半，這段時(shí)間也成為我堅(jiān)定科研方向的關(guān)鍵階段。”
碩士期間，張磊研究的領(lǐng)域還停留在斑圖動(dòng)力學(xué)的理論物理研究層面。他表示，單純理論層面的探索如果不與其他學(xué)科相交叉或者借助輔助技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)突破的難度較大，“而要想引領(lǐng)學(xué)科前沿，最佳途徑之一就是進(jìn)行學(xué)科交叉，讓研究領(lǐng)域更加立體”。
因此，讀博期間，在導(dǎo)師張勝利教授的帶領(lǐng)下，張磊所在的課題組開始把研究方向轉(zhuǎn)向物理與生命的交叉領(lǐng)域。
“當(dāng)時(shí)整個(gè)課題組努力向這個(gè)方向靠攏，但因?yàn)橹耙恢睆氖吕碚撐锢硌芯�，相�?duì)缺乏生物背景知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的支撐，所以一直沒有找到特別契合的學(xué)科交叉點(diǎn)。”
在此情況下，張磊主動(dòng)請(qǐng)纓，在博士三年級(jí)時(shí)開始拓展研究方向，將研究重心從理論物理轉(zhuǎn)向了實(shí)驗(yàn)物理，積極尋求支撐交叉研究的技術(shù)手段。
2008年，“半路出家”的張磊來到了他科研道路上的重要節(jié)點(diǎn)。那時(shí)，恰逢學(xué)校與美國(guó)加州大學(xué)開展聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目，張磊主動(dòng)申請(qǐng)并于當(dāng)年遠(yuǎn)赴美國(guó)，在加州大學(xué)舊金山分校開始了為期16個(gè)月的留學(xué)生活。
在這16個(gè)月里，張磊僅用3個(gè)月就完成了預(yù)定培養(yǎng)目標(biāo)，從而得以把全部精力投入到冷凍透射電子顯微學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)實(shí)踐中，開始了在生命領(lǐng)域的實(shí)質(zhì)性探索。
談到自己初次與生物課題接觸時(shí)，張磊笑稱：“我清楚地記得第一次看生物學(xué)文獻(xiàn)的時(shí)候，除了介詞之外幾乎全都不認(rèn)識(shí)。”雖然這些專業(yè)知識(shí)在當(dāng)時(shí)對(duì)于張磊來說十分晦澀難懂，但電子顯微鏡下展現(xiàn)出的奧妙無窮的“水中世界”卻深深吸引了他，為他探索“新世界”增添了無限動(dòng)力。
冷凍顯微弄潮兒
在美國(guó)求學(xué)的張磊十分珍惜這次來之不易的機(jī)會(huì)。他每天早上8點(diǎn)前到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，晚上11點(diǎn)半坐末班車回宿舍，日復(fù)一日，風(fēng)雨無阻。
“我最幸福的時(shí)候就是周末在實(shí)驗(yàn)室，可以同時(shí)用4臺(tái)顯微鏡觀察研究對(duì)象，大大提高了效率。”談及這段學(xué)習(xí)經(jīng)歷，張磊興奮地說，“整個(gè)人跟發(fā)瘋了一樣工作，每天看到的都是新現(xiàn)象，感覺每收集一份數(shù)據(jù)，就對(duì)這個(gè)領(lǐng)域多一份認(rèn)知。”
在短短的13個(gè)月內(nèi)，張磊在電子顯微鏡領(lǐng)域初窺門徑，掌握了從生物樣品制備、成像到數(shù)據(jù)分析的全鏈條技術(shù)和方法。離開美國(guó)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室記錄顯示張磊僅儀器操作時(shí)間就達(dá)到1200小時(shí)。
在此期間，他寫了一套包含了上百個(gè)子程序的軟件，收集了十幾個(gè)硬盤的數(shù)據(jù)，做了十幾個(gè)課題，發(fā)表了5篇高水平論文……2010年，張磊以自己在加州大學(xué)舊金山分校學(xué)到的技術(shù)及實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，完成了博士論文，并獲得陜西省優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)。
博士畢業(yè)后，張磊并不滿足于聯(lián)合培養(yǎng)期間所學(xué)習(xí)到的知識(shí)。2011年年初，在西安交大的支持下，張磊再赴美國(guó)從事博士后研究，和美方導(dǎo)師一起，在美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)室，繼續(xù)從事蛋白結(jié)構(gòu)與功能的電子顯微學(xué)研究。
經(jīng)過3年博士后和1年半項(xiàng)目培養(yǎng)的他已經(jīng)在物理和生命交叉領(lǐng)域走出了一條自己的路,以第一作者的身份相繼在Nature Chemical Biology等國(guó)際頂尖期刊上發(fā)表論文十余篇。憑借在單分子冷凍透射電子顯微學(xué)領(lǐng)域的開拓性成果，課題組還獲得美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院兩項(xiàng)R01基金的資助，并主持了十余個(gè)美國(guó)能源部委托的科研項(xiàng)目。
2015年是張磊科研生涯的另一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。“瓜熟蒂落的時(shí)候到了，許多國(guó)內(nèi)外高校和科研院所紛紛向我發(fā)出邀請(qǐng)，但我心中只有一個(gè)歸宿，那就是我的母校。”張磊表示，這是他的責(zé)任和使命，希望能夠通過自身努力，在西部這片土地上填補(bǔ)生物物理前沿科學(xué)的空白，將這一新興的科研方向發(fā)揚(yáng)光大。
西遷精神新傳人
“沒有設(shè)備，努力爭(zhēng)��；沒有團(tuán)隊(duì)，從零建起。”張磊回憶說。盡管當(dāng)時(shí)學(xué)校科研經(jīng)費(fèi)緊張，可是物理學(xué)科、化學(xué)學(xué)科、生命學(xué)科一起聯(lián)動(dòng)籌措資源，由張磊負(fù)責(zé)從零開始建設(shè)冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)室。
經(jīng)過短短兩年，這臺(tái)多學(xué)科共建大型設(shè)備正式投入使用，并在學(xué)校的統(tǒng)一管理下實(shí)現(xiàn)了完全開放共享。
“我們的平臺(tái)就是在資金、人員、建設(shè)經(jīng)驗(yàn)都缺乏的情況下，在全校的努力下建設(shè)起來的，所以這個(gè)平臺(tái)必須要立足國(guó)家和學(xué)校的需求，而不僅僅局限于幾個(gè)團(tuán)隊(duì)的發(fā)展。”
設(shè)備到位了，張磊開始率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)努力提升科研內(nèi)涵，將目光看向更大的領(lǐng)域，對(duì)理論和技術(shù)體系進(jìn)行重重改進(jìn)，終于初步形成了對(duì)理工醫(yī)學(xué)科的立體支撐，只希望能盡早幫助祖國(guó)和學(xué)校實(shí)現(xiàn)更多的夢(mèng)想。
流淌在交大人血液里的精神傳遞和思想共鳴，伴隨張磊走過了十?dāng)?shù)個(gè)春夏秋冬。日常工作中，除了科學(xué)研究和各類服務(wù)工作之外，張磊還主動(dòng)承擔(dān)了西遷精神宣講團(tuán)的宣講任務(wù)。“是西遷精神給予了我無限動(dòng)力，而我也想將我的所思所得分享和傳遞給更多的老師和學(xué)生。”
談到對(duì)西遷精神的切身感受，這位志在成為新傳人的青年教授回憶說：“2016年4月8日，在交通大學(xué)建校120周年校慶誓師動(dòng)員大會(huì)上，雷清泉院士的發(fā)言令臺(tái)下的我心潮澎湃，感同身受中與數(shù)萬現(xiàn)場(chǎng)觀眾再一次沉浸在西遷老前輩們傳承下來的這份家國(guó)情懷和無數(shù)科研人員為之前赴后繼的思想偉力之中，顫栗不已。”
自回校任教以來，張磊一年至少有300天凌晨2點(diǎn)才洗漱休息，節(jié)假無休。“過去的3個(gè)春節(jié)我沒有離崗，而是一直在實(shí)驗(yàn)室持續(xù)工作。”在張磊看來，這就是傳承西遷精神最好的方式。■